CN102760679A - 基板托架以及使用了该托架的基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够抑制粒子的产生、构造物对基板处理造成的影响，改善基板温度控制性，进而对应于量产装置易于拆卸基板的基板托架。用于保持基板的基板托架具备托架主体、和包括载置基板的基板载置部的基板载置板，所述托架主体包括以使所述基板的应处理的部分露出的方式保持所述基板的周端部的基板保持部、和被配置比所述基板保持部更靠外侧的磁铁，以使所述托架主体通过磁力保持所述基板载置板。

Description

基板托架以及使用了该托架的基板处理装置
技术领域
本发明涉及对被处理基板进行溅射、CVD、蚀刻等处理的真空处理装置等基板处理装置、以及用于在该基板处理装置中一边保持被处理基板一边搬送的基板托架。
背景技术
在真空处理装置中，为了将多个基板同时搬送到处理室来处理以提高生产性、或者为了不变更装置结构而处理外形尺寸不同的基板，使用了能够保持并搬送基板的基板托架。
图12示出以往的基板托架的第1例(参照专利文献1)。图12公开了具备用于保持小的基板的锪孔702并成为盘形状的基板托架701。通过图12记载的保持托架701，能够在直径12英寸用基板处理装置中设置8英寸、6英寸这样的小的基板。
图13示出以往的基板搬送用托架的第2例(参照专利文献2)。图13公开了用具有绝缘性并且具有柔软性的物质805构成了由具有凹部802且热传导性优良的物质构成的托架主体801的一部分表面的基板托架801。在图13中，803是上顶用销通过的贯通孔、804是用于吸附基板的贯通孔、806是具有耐蚀性或者耐溅射性的物质。根据图13记载的基板搬送用托架，能够通过提高基板与托架主体801之间的紧贴性以及热传导性而使基板的温度变得均匀，来减小电路图案的线宽等的偏差。
另外，在成膜装置等真空处理装置中，需要根据处理内容进行处理中的基板的温度管理。因此，一般使用如下技术，即通过使用冷却水等的温度控制单元对保持基板、基板托架的支架进行温度控制，通过与该支架的热传递来进行基板的温度管理。
但是，在真空中，相比于在大气中，热传递效率在零件与零件间的微小的间隙中恶化。因此，在真空处理装置、特别是溅射装置等工艺压力低的装置中，为了进行成膜等真空处理中的基板的温度管理，例如，需要通过在基板的背面、托架的背面密封冷却气体等热传递介质的方法等，来改善进行了温度调整的支架与基板之间的热传递效率。
图14示出以往的基板搬送用托架的第3例(参照专利文献3)。在图14中，公开了基板搬送用托架901，在基板载置面中形成与基板S的外形对应的至少1个凹部911，并具备配置于该凹部911的底面的环状的密封单元902、和对密封单元902按压通过落入到凹部911而设置的基板S的外周缘部的按压单元903。进而，在图14记载的基板搬送用托架901中，开设了通到凹部911的至少1个气体通路913a、913b，在凹部911的底面911a中形成了作为密封单元902发挥功能的O环902，并设置于具有比O环902的线径大的宽度的环状槽912。另外，在图14中，B是螺栓、S是基板、911b是基板S背面与凹部911底面之间的空间、931是中央开口。
【专利文献1】日本特开2008-021686号公报
【专利文献2】日本特开2002-313891号公报
【专利文献3】日本特开2010-177267号公报
发明内容
但是，在专利文献1那样的仅放置基板而未固定的基板托架701中，虽然具有能够减轻质量的优点，但在搬送中担心基板发生移动。在专利文献2中，将形成了抗蚀剂掩模的由LaTiO3等构成的基板载置到托架主体801的凹部802。设置于托架主体801的凹部802的物质805具有绝缘性并且具有柔软性，所以基板由于其绝缘性而与托架主体801绝缘，由于在基板中所带电的静电，利用静电力吸引基板并固定于托架主体801。但是，即使在专利文献2的基板托架中，为了利用静电力吸引基板并固定于托架主体801，也需要基板为由LaTiO3等构成的铁电体，并且施加电场使该基板表面带电而产生静电，所以在对装置施加高频电力的基板处理中基板才开始被固定到托架主体801，而并未解决基板在基板处理前的搬送中移动这样的问题，并且存在在基板并非铁电体的情况下没有效果这样的问题。
另外，为了进行成膜等真空处理中的基板温度管理，需要在基板的背面密封热传递介质。
在专利文献3中，能够用螺栓B对基板托架901按压基板S而在基板S背面密封热传递介质，所以具有能够改善基板的温度控制性能的优点，也不存在基板在基板的处理前的搬送中移动这样的问题。但是，在专利文献3中，通过对在基板托架901的凹部911的外周形成的螺钉孔螺合螺栓B来安装按压单元903。因此，存在如果对螺栓B形成膜，则该膜被剥离，而成为粒子(particle)的原因这样的课题。另外，由于有构造物，所以在成膜等基板处理时有时会出现影响(例如，处理的不均匀性)。另外，为了螺合螺栓B，需要基板托架901的螺钉孔具有适合的深度，所以基板托架901变厚，所以存在基板托架901的热阻变大这样的问题。即使在基板S背面密封了热传递介质，如果基板托架901的热阻大，则在真空处理中，也难以对用于载置保持了基板S的基板托架901的进行了温度控制的基板支架(未图示)，传递流入到基板S的热。因此，存在难以得到充分的基板的温度控制性能这样的问题。
另外，在专利文献3中，为了拆卸基板S必须拆下螺栓B。但是，在量产装置中，为了拆卸或者拧紧螺栓B以拆卸基板S，拆卸装置的结构变得复杂，所以存在无法容易地拆卸基板S的问题。
本发明的目的在于，提供一种用于基板保持的基板托架以及使用了该托架的基板处理装置，抑制粒子的发生、构造物对基板处理的影响，使得在利用热传递介质的冷却性能(温度控制)上优良，进而对应于量产装置，使基板的拆卸容易。
第1发明提供一种基板托架，用于保持基板，其特征在于，具备：托架主体；以及基板载置板，包括载置基板的基板载置部，所述托架主体包括：基板保持部，以使所述基板的应处理的部分露出的方式保持所述基板的周端部；以及磁铁，被配置在比所述基板保持部更靠外侧，以使得所述托架主体利用磁力保持所述基板载置板。
第2发明在上述第1发明中，其特征在于，所述磁铁埋设于所述托架主体，在所述托架主体中，设置了具有比所述基板的外径小的第1直径的第1开口部、从所述第1开口部向外侧延伸的环型面、以及通过所述环型面而与所述第1开口部连接并具有比所述基板的外径大的第2直径的第2开口部，所述基板保持部由所述第1开口部、所述第2开口部以及所述环型面形成，通过所述环型面和所述基板载置部夹持所述基板，通过所述第2开口部规定所述基板的位置。
第3发明在上述第1发明中，其特征在于，在所述托架主体中，埋设了磁轭。
第4发明在上述第1发明中，其特征在于，所述托架主体由非磁性材料形成。
第5发明在上述第3发明中，其特征在于，所述托架主体的所述磁轭设置于所述托架主体与所述磁铁之间。
第6发明在上述第4发明中，其特征在于，所述非磁性材料是Ti、碳或者氧化铝。
第7发明在上述第1发明中，其特征在于，所述磁铁是在所述基板载置板的一侧出现N极和S极的磁极、而在与所述基板载置板相反的一侧出现S极和N极的磁极的单面2极磁铁。
第8发明在上述第3发明中，其特征在于，所述磁轭的厚度被设定成所述托架主体的2个面中的与所述基板载置板相反的一侧的面中的磁通密度为100高斯以下。
第9发明在上述第7发明中，其特征在于，在所述基板的周围以等角度配置了所述单面2极磁铁。
第10发明提供一种基板处理装置，具有上述发明1～9中的任意一项所述的基板托架，其特征在于，具有：成膜室；标靶支架，设置于所述成膜室内；基板支架，与所述标靶支架相对地设置，用于载置所述基板托架；上下机构，用于使上述基板支架上下移动；气体导入单元，用于向所述成膜室内导入工序气体；以及排气单元，用于对所述成膜室内进行排气。
为了达成上述目的，第11发明在上述第10发明中，其特征在于，在所述基板支架和所述基板载置板中，分别设置了用于向所述基板的与处理面相反的一侧的面导入冷却气体的气体导入孔。
为了达成上述目的，第12发明在上述第10发明中，其特征在于，在所述基板载置板与所述基板支架的基板载置部之间，设置了0.3mm以下的间隙。
根据本申请的发明1记载的发明，托架主体利用磁力保持基板载置板，用基板保持部和基板载置部来保持基板，从而具有能够抑制粒子的发生，构造物对基板处理的影响，在利用热传递介质的冷却性能(温度控制)上优异，进而对应于量产装置易于拆卸基板这样的效果。
根据本申请的发明2记载的发明，通过由具有比基板的外径小的第1直径的第1开口部、从上述第1开口部向外侧延伸的环型面、以及通过上述环型面而与第1开口部连接并具有比上述基板的外径大的第2直径的第2开口部形成基板保持部，从而具有能够更可靠地保持基板这样的效果。另外，通过将磁铁埋设到托架主体，能够使基板载置板变薄，所以具有能够实现提高基板冷却性能这样的效果。
根据本申请的发明3记载的发明，通过在托架主体中埋设磁轭，能够使基板托架变薄，所以能够减少搬送机器手等搬送系统的负担这样的效果。
根据本申请的发明4、5记载的发明，通过由非磁性材料形成托架主体，具有能够抑制在磁力线从磁轭漏出的情况下磁力线作用到等离子体处理空间这样的效果。
根据本申请的发明6记载的发明，通过由Ti(钛)、碳或者氧化铝形成托架主体，能够减轻基板托架，所以能够减少搬送机器手等搬送系统的负担。进而，另外，根据本申请的发明6记载的发明，通过由Ti(钛)、碳或者氧化铝形成托架主体，能够使基板托架在耐热性方面性能优异，所以具有特别适用于从等离子体向基板托架流入大量热量的大电力的溅射成膜这样的效果。
根据本申请的发明7记载的发明，通过设为在基板载置板的一侧出现N极和S极的磁极、并在与基板载置板相反的一侧出现S极和N极的磁极的单面2极磁铁，能够使N极这S极这两方的磁极朝向基板载置板侧，所以具有针对基板载置板的吸附力变高而能够提高基板保持性能这样的效果。进而，根据本申请的发明7记载的发明，通过设为单面2极磁铁，具有能够在维持基板保持性能的同时降低向托架表面的磁场泄漏这样的效果。
根据本申请的发明8记载的发明，通过以使所述托架主体的2个面中的与所述基板载置板相反的一侧的面中的磁通密度为100高斯以下的方式设定磁轭的厚度，具有能够抑制在基板托架上产生异常的放电这样的效果。
根据本申请的发明9记载的发明，通过以使得多个N极和S极交替的方式在基板的周围以等角度配置单面2极磁铁，从而具有能够提高基板的保持性能这样的效果。
根据本申请的发明10记载的发明，通过在基板处理装置中使用发明1至9中的任意一个记载的基板托架，具有能够实现抑制发生粒子的产生、构造物对基板处理造成的影响，在利用热传递介质的冷却性能(温度控制)方面优异的基板处理装置这样的效果。
根据本申请的发明11记载的发明，通过在基板支架和上述基板载置板中分别设置用于向基板的与处理面相反的一侧的面导入冷却气体的气体导入孔，从而具有能够高效地对基板进行冷却这样的效果。
根据本申请的发明12记载的发明，通过在基板载置板与基板支架的基板载置部之间设置0.3mm以下的间隙并向该间隙流入热传递介质(冷却气体)，具有能够提高基板的冷却性能这样的效果。特别通过使该部分的间隙成为0.3mm以下，能够进一步降低基板的温度，具有特别在基板上设置了剥离用的光致抗蚀剂图案等的树脂图案的情况下，能够在不会造成损伤的温度即100℃以下进行成膜这样的效果。
附图说明
图1是用于说明本发明的1个实施方式的成膜装置的概略图。
图2是用于说明作为本发明的1个实施方式的基板托架构造的概略剖面图。
图3是用于说明使用了单面2极磁铁和1极磁铁的情况的泄漏磁场的图。
图4是用于说明作为本发明的另一实施方式的基板托架构造的概略剖面图。
图5是示出向基板托架配置的磁铁的配置图的一个例子的图。
图6是例示基板托架表面的泄漏磁通密度与没有产生放电痕的区域的关系的图。
图7是例示基板温度与基板托架背面、即基板托架的磁性体与支架之间的间隙尺寸的关系的图。
图8是向托架设置基板的设置方法说明图。
图9是例示使用基板托架保持了多个基板的状态的图。
图10是例示基板托架表面的泄漏磁通密度的测定状态的图。
图11是例示使用基板托架在基板上成膜之后的基板托架的表面状态的图。
图12是示出以往(专利文献1)的基板托架的第1例的图。
图13是示出以往(专利文献2)的基板托架的第2例的图。
图14是示出以往(专利文献3)的基板托架的第2例的图。
(符号说明)
S：基板；T：标靶；d1：间隙；1：LL室；2：SP室；3：基板托架；4：基板支架；5：标靶支架；6：掩模；7：排气单元；8：压力计；31：托架主体；32：基板载置板；32a：贯通孔；32b：基板载置部；33：磁铁；34：磁轭；35：基板保持部；36：开口；36a：第1开口部；36b：第2开口部；42：冷却气体导入路径。
具体实施方式
以下，参照附图，说明用于实施本发明的方式。
参照图1，说明本发明的1个实施方式的溅射装置的结构。该溅射装置包括经由闸阀11可连通地连接的LL室(加载互锁室)1和SP室(溅射室)2。溅射装置的SP室2具备处理腔21、载置保持了基板S的基板托架3的基板持支架4、以及用于保持用于在基板S上将溅射粒子成膜的标靶T的标靶支架5。此处，基板支架4以及标靶支架5配置于处理腔21内。
基板支架4能够通过上下机构41上下移动，在调整标靶T与基板S的距离(以下，T/S间距离)、或者搬入以及搬出保持了基板S的基板托架3的情况下，能够通过上下机构41上下移动。另外，在本实施方式中，对于T/S间距离、搬入以及搬出基板托架3，使用了上下机构41，但也可以使用实现相同的功能的其他机构。在基板支架4的内部，设置了用于对基板支架4进行冷却的未图示的冷却水路，能够使冷却水循环。基板支架4由热传热良好的Cu(铜)等材料构成，作为电极(阳极电极)发挥功能。如图2所示，在基板支架4中，设置了用于对基板S与基板托架3之间的间隙、以及基板托架3与基板支架4之间的间隙导入冷却气体的冷却气体导入路径42。作为基板S与基板托架3之间、基板托架3与基板支架4之间的热传递介质即冷却气体，例如使用Ar(氩)等惰性气体。另外，如图1所示，设置了具有在将基板托架3载置到基板支架4的情况下能够抑制向基板托架3的周缘部、基板托架3的背面以及基板支架4的表面成膜的配置和形状的环状的掩模6。
掩模6固定于掩模支撑棒61。在掩模支撑棒61上，安装了掩模上下驱动机构62，掩模6能够通过掩模上下驱动机构62上下移动。
在本实施方式中，通过掩模6，在基板托架3的周边部，将基板托架3夹钳到基板支架4。由此，能够抑制冷却气体从基板托架3与基板支架4之间泄漏，能够进一步提高基板S的冷却性能。例如，能够通过以使掩模6与基板托架3接触的方式使掩模上下机构62上下移动，利用掩模6对基板托架3进行夹钳。
标靶支架5由金属制部件构成，作为电极(阴极电极)发挥功能。通过未图示的绝缘体保持标靶支架5，且与处理腔21电绝缘。对标靶支架5，经由用于进行阻抗匹配的匹配机51连接了高频电源52，而能够从高频电源52对标靶支架5施加高频电力。另外，也可以根据标靶T的种类等，对标靶支架5连接直流电源，而对标靶T施加直流电力。
另外，在处理腔21中，设置了导入工艺气体(在本例子中氩等惰性气体和氧)的气体导入单元6。气体导入单元6例如包括溅射气体(例如，Ar)导入单元61和反应性气体(例如，氧))导入单元62。进而，在处理腔21中，经由传导阀设置了排气单元7。排气单元7例如能包括并用了用于进行处理腔21的排气的TMP(涡轮分子泵)和低温泵的第1排气系统71、和由用于降低TMP的背压的RP(回转泵)构成的第2排气系统72。另外，第1排气系统71和第2排气系统能经由第1阀73连接。另外，对处理腔21，经由第2阀75连接了由RP(回转泵)构成的第3排气系统74。另外，对处理腔21，连接了用于测定处理室内的压力的压力计8(例如，薄膜压力计)。
在标靶T与基板托架3之间的空间中，通过在成膜动作中对标靶支架5施加的电力，形成等离子体。将由该标靶T、载置基板托架3的基板支架4、以及处理腔21的壁包围的空间称为“工序空间”。另外，也可以在处理腔21的壁中设置未图示的屏蔽物。对LL室1，经由第3阀13，连接了由RP(回转泵)等能够从大气压排气的泵12构成的第4排气系统，且具有未图示的换气机构。LL室1被用于针对SP室2搬出搬入保持有基板S的基板托架3。
接下来，说明基板托架3的结构。图2示出作为本发明的1个实施方式的基板托架3的结构的剖面图。基板托架3包括托架主体31、和具备载置基板S的基板载置部32b的基板载置板32。基板载置板32是磁性板。在托架主体31中形成了开口36。托架主体31在开口36的端部，具备保持基板S的周端部的基板保持部35。开口36包括具有比基板S的外径小的第1直径的第1开口部36a、从第1开口部36a延伸的环型面36r、以及通过环型面36r而与第1开口部36a连接并具有比基板S的外径大的第2直径的第2开口部36b。换言之，基板保持部35由第1开口部36a、第2开口部36b以及环型面36r形成。基板S被基板保持部35的环型面36r、和基板载置板32的基板载置部32b夹持。由具有比基板S的外径大的第2直径的第2开口部36b，规定基板S的位置。由此，基板S被可靠地保持。即，能够降低相对第1开口部36a的中心轴基板超过容许的限度被偏离地保持，在处理基板时后述冷却气体泄漏、或者部分性地将基板周边部覆盖必要以上而无法处理本来应处理的基板周边部这样的危险性。另外，通过将磁铁埋设到托架主体31，能够使基板载置板32变薄，所以能够提高基板冷却性能。基板S的应处理的部分通过第1开口部36a而露出。
基板载置板32由磁性材料构成。作为构成基板载置板32的磁性材料，优选为不易生锈的不锈钢等、具体而言优选为SUS430等。由于在大气中取出基板托架3，所以不仅磁性材料而且还具有防锈性是重要的。
在托架主体31中，为了在托架主体31上保持基板载置板32，磁铁33被配置在比基板保持部35更外侧。在图2中，在托架主体31的内部，埋入了多个单面2极的磁铁33。设为单面2极的磁铁的原因在于，相比于单面1极的磁铁，用于在托架主体31上保持基板载置板32的吸附力更强，能够抑制向工序空间的磁场泄漏。使用图3来说明该点。图3(a)是在托架主体31中埋设了2组单面2极的磁铁33的情况的说明图，图3(b)是在托架主体31中埋设了2组单面1极磁铁33的情况的说明图。如图3(a)所示，在单面2极磁铁33的情况下，在工序空间中发生的泄漏磁场比单面1极磁铁33的情况小。因此，具有能够减小后述抑制向工序空间的磁场泄漏的磁轭34的厚度，实现基板托架3的轻量化这样的技术性的意义。
在图3(a)的情况下，在相邻的位置配置了N极和S极。从N极发生的磁力线33a被吸引到相邻的S极而要闭合。此时，N极与S极的配置近，所以托架表面的泄漏磁通密度小。另一方面，在图3(b)的情况下，相比于图3(a)，N极和S极远离。在该情况下，从N极发生的磁力线33b与图3(a)同样地被吸引到S极而要闭合，但由于位置远离，所以相比于图3(a)，在托架表面发生的泄漏磁通密度更容易变大。如果如图3(a)那样在托架表面发生的泄漏磁通密度小，则在托架表面不会残留异常的放电痕。
接下来，参照图4，说明使用了磁轭34的实施方式。在磁铁33的工序空间侧，设置了磁轭34，而抑制向工序空间的磁场泄漏。为了抑制向工序空间的磁场泄漏，磁轭34的材质只要是透磁率高的材料即可，例如优选使用SUS430等。作为托架主体31内的磁铁33和磁轭34的固定方法，例如使用粘接剂等来进行粘接，但只要是在基板托架3的使用条件下容许的固定方法，则可以是任意方法。磁铁33的2个面中的没有磁轭34的面与基板载置板32接触，设为能够从托架主体31拆卸的结构。另外，磁铁33的2个面中的没有磁轭34的面不是必须要与基板载置板32接触，而只要能够通过基板载置板32和磁铁33之间的吸附力用托架主体31和基板载置板32来保持基板S即可。
在基板载置板32中，有多个从基板载置板32的基板支架4侧向基板S侧贯通的贯通孔32a，经由该贯通孔32a将冷却气体导入到基板载置板32与基板S之间，而能够提高基板S与基板载置板32之间的热传递率。经由载置基板托架3的基板支架4的基板载置面43中开口的冷却气体导入路径42，向基板支架4与基板载置板32之间的间隙d1，导入冷却气体。通过该冷却气体，从基板S向基板载置板32、进而从基板载置板32向基板支架4的热传递效率变得良好，所以基板S的冷却效率上升。
托架主体31可以由非磁性材料形成，但还能够由磁性材料构成托架主体31，而抑制向工序空间的泄漏磁场。但是，如果由磁性材料构成托架主体31，则重量增加，所以对用于搬送基板托架3的机器手等托架搬送装置的负担增加。另外，还能够如图2所示由非磁性材料形成托架主体31整体而省略磁轭34。为了省略磁轭34并且抑制向工序空间的泄漏磁场，加厚托架主体31即可。但是，在加厚了托架主体31的情况下，基板托架3的重量增加。因此，为了抑制向工序空间的泄漏磁场同时实现基板托架3的轻量化，优选为由非磁性材料构成托架主体31，并在磁铁33与非磁性材料的托架主体31之间配置磁轭34的图4那样的结构。另外，作为在托架主体3中使用的非磁性材料，优选为轻量材料，能够使用Ti(钛)、碳、氧化铝、陶瓷、Mg合金、Al、Al合金等。其中，Ti(钛)、碳、氧化铝的耐热性方面优异，所以在大电力的溅射成膜装置等向托架流入的热量高的情况下特别优选。
图5示出磁铁33的配置例。在基板S的周围，分别配置各三个单面2级的磁铁33，这些磁铁33大致相对基板S旋转对称地配置了3组。磁铁33是厚度薄的圆柱状，在圆形面中有N极和S极。以大致朝向基板S的中心的方式，配置了磁铁33的N极与S极的边界线。由此，能够平衡良好地保持基板S，所以最佳。另外，用于平衡良好地保持基板S的多个磁铁33的配置不限于此，例如，也可以旋转对称地在3个部位设置1个单面2极磁铁33、即由3个磁铁33构成，也可以旋转对称地在2个部位设置1个单面2极磁铁、即由2个磁铁构成。另外，为了平衡良好地保持基板S，只要旋转对称地配置，则即使不配置成磁铁33的N极与S极的边界线大致朝向基板S的中心也可以。另外，磁铁不限于圆形，而也可以是棒状、圆弧状等。
另外，通过使N极和S极这两方的磁极朝向基板载置板32，针对基板载置板32的吸附力变高而在基板保持性能上优异。另外，由于是单面2极磁铁33，所以能够维持基板保持性能的同时降低向基板托架3表面的磁场泄漏。
例如，在如图5那样使用多个磁铁33来保持基板S的结构的情况下，优选交替设置N极和S极。通过设为多个磁铁33，保持性能变高。进而，如果交替配置N极和S极，则能够进一步提高其性能。
但是，由于有磁轭34，基板托架3的表面中的泄漏磁通密度被降低，但从提高成膜特性这一点出发，优选将该泄漏磁场强度降低为不会引起对成膜造成影响的异常放电的程度。
图6示出磁轭34的厚度与托架主体31的表面的泄漏磁通密度的关系。在本实施方式中，磁轭厚度与托架主体31的表面的泄漏磁通密度的关系成为如曲线201那样，例如在磁轭厚度是0.3mm的情况下，泄漏磁通密度是130Gauss，在磁轭厚度是0.6mm的情况下，泄漏磁通密度是30Gauss。在泄漏磁通密度超过100Gauss的区域中，在托架表面会残留放电痕，但在泄漏磁通密度是100Gauss以下的区域中，不会残留放电痕。在一个例子中，在磁轭厚度是0.3mm且泄漏磁通密度是130Gauss的情况下，在托架表面产生放电痕，但在磁轭厚度是0.6mm且泄漏磁通密度是30Gauss的情况下，在托架表面未发现放电痕。
图9(a)(b)示出使用本实施方式的基板托架3来保持了8个基板S的情况。在图9(a)中，以能够保持8个基板S的方式，一体地形成了作为基板按压环发挥功能的上述基板载置板32。在图9(b)中，针对每8个基板S，形成了作为基板按压环发挥功能的上述基板载置板32。如图10(b)所示，在磁铁33的正上方、磁铁33与磁铁33之间，测定泄漏磁通密度。磁轭34的厚度越厚，泄漏磁场越降低。为了不在托架表面产生在成膜中不希望的放电，优选为泄漏磁场是100高斯以下的区域。另外，通过在托架表面中测定垂直磁通密度成为大致0高斯的地点处的水平磁通密度，来评价托架主体31的表面中的泄漏磁通密度。
详细而言，如图2所示，在托架主体31中埋设了1组单面2极磁铁33的情况下，通过用高斯计来测定从托架上表面观察了的情况下的磁铁33的N极与S极之间的垂直磁通密度成为大致0高斯的地点处的托架表面中的水平磁通密度而进行评价。作为高斯计，使用東陽テクニカ制的5180型高斯计。在室温下通过基板载置板32保持了蓝宝石基板S的状态下，测定磁通密度。另外，在如图10所示在托架主体31中针对每3组以120度的等间隔埋设了单面2极磁铁33的情况下，通过用高斯计来测定从托架上表面观察了的情况下的1个单面2极磁铁33的N极与S极之间的垂直磁通密度成为大致0高斯的地点、3组的单面2极磁铁33的各个磁铁之间的垂直磁通密度成为大致0高斯的地点处的托架表面中的水平磁通密度而进行评价。
图7示出基板温度、与基板托架3的背面(即基板托架3的基板载置板32的背面)和基板支架4之间的间隙尺寸d1的关系。为了防止处于基板S上的保护树脂由于温度而发生形状变化，优选基板温度是100℃以下。根据实验结果，在间隙尺寸d1是0.15mm下基板温度约是90℃。如果间隙尺寸d1扩大到0.7mm，则基板温度上升至约150℃。以后，伴随间隙尺寸d1扩大，基板温度上升，在2.5mm时上升至约190℃。根据该实验结果，可知如图7所示，基板温度成为100℃以下的间隙尺寸d1是0.3mm以下。因此，为了提高冷却效果，基板载置板32与基板支架4之间的间隙d1小比较好。此处，为了使基板温度成为100℃以下，优选基板载置板32与基板支架4之间的距离d1为0.3mm以下。使用图2来说明该点。将冷却气体(Ar)经由冷却气体导入孔42、贯通孔32a导入到基板S的背面侧。另外，为了防止冷却气体(Ar)从托架主体31向SP室2内的工序空间扩散，优选以取得高的气密性的方式，固定托架主体31的端部(下端)31a与基板支架4的端部(上端)4a。另一方面，托架主体31的中央部31b与基板支架4的中央部4b只要是能够将冷却气体(Ar)导入到基板S的背面侧的程度的间隙即可。根据以上的点，基板载置板32与基板支架4之间的间隙d1优选为0.3mm以下。
在提高冷却基板的性能上，间隙d1越小越好。但是，如果基板载置板32比托架主体31的端部31a突出，则冷却气体扩散到SP室2内的工序空间，所以只要d1的最小值被决定成考虑了为了在将基板载置板32安装到了托架主体31的状态下不会有从端部31a突出的部分而所需的设计公差的尺寸即可。另外，在本实施方式中，作为冷却气体使用了Ar(氩)，但也可以使用He(氦)、氢等其他冷却气体。
接下来，使用图8来说明对基板托架3安装基板S以及基板载置板32的方法。能够通过机器手，自动地针对基板托架3设置基板S以及基板载置板32。首先，如果将装填了多个基板S的盒102载置到盒用装载端口103b，则盒102通过输送带104被搬送至基板取出位置105。如果将盒102配置到基板取出位置105，则基板升降机构106从下方上升，所有基板S升起。之后，通过具备未图示的真空夹具机构的6轴机器手107，用真空夹具吸附保持基板S的背面。之后，进行基板S的中心、定向平面的找正位置。
与基板搬送动作并行地，通过具备未图示的真空夹具机构的6轴机器手110，吸附保持装填到托架用装载端口108a、108b的基板托架3，搬送到用于设置基板S和基板载置板32的平台111。此时，还进行基板托架3的中心、找正位置。
对以使成膜的面成为下面的方式设置到平台111上的基板托架3，设置由6轴机器手107保持的基板S。在基板托架3中设置了基板S之后，通过臂113保持用于保持基板S的基板载置板32，并设置到已经设置了基板S的基板托架3。如果针对基板托架3的基板S以及基板载置板32的设置完成，则通过6轴机器手110，吸附保持基板托架3的背面，以使成膜面在上的方式，使基板托架3翻转，搬送到成膜处理装置的装载端口114。
当成膜处理结束了的基板托架3，通过与上述相逆的步骤，拆卸基板载置板32和基板S，最终将基板S装填到基板盒102时，能够通过输送带104搬送到盒用卸载端口103a而回收。
将安装了基板S的基板托架3搬送到LL室内1。LL室内1被排气成低真空区域。在排气完成之后，将基板托架3从LL室1搬送到SP室2，通过掩模6和基板支架4固定。SP室2被排气成高真空区域，之后，进行SP(溅射)处理。在将工序气体、例如Ar与O2的混合气体导入到SP室2而使SP室2成为规定的压力之后，对标靶支架5通电，直至经过规定的时间，进行SP处理。此时，通过基板支架4内的冷却气体导入路径42，向基板托架3的背面与基板支架4之间的间隙d1(基板托架3的基板载置板32的2个面中的和基板保持面相反一侧的面与基板支架4之间的间隙)导入冷却气体。进而，冷却气体进一步从该间隙d1通过基板托架3的基板载置板32中设置的贯通孔32a被导入到基板S与基板载置板32之间的空间。通过所导入的冷却气体对基板S进行冷却的同时进行成膜。在成膜结束之后，停止供给电力、添加气体、冷却气体，将基板托架3从SP室2搬送到LL室1，在LL室1内进行换气，取出基板托架3。
将保持了基板S的基板托架3从LL室1取出，之后，在大气中从基板托架3拆卸基板S。在本实施方式中，由于通过在托架主体31的磁铁33与基板载置板32之间作用的磁力来保持基板，所以易于拆卸基板S，也容易实现自动化，所以能够设定廉价的拆卸装置。另外，生产能力也提高。因此，在量产装置中是优选的。图11示出成膜装置中的基板托架的表面侧的状态。在图11所示的基板托架中，为了减小泄漏磁通密度而对磁铁33和磁轭34的厚度进行了最佳化了的结果，未确认到放电痕。
如以上说明，在本发明中，通过用磁力在托架主体中保持基板载置板并用基板保持部和基板载置部来保持基板，从而具有能够抑制粒子的产生、构造物对基板处理的影响，在利用热传递介质的冷却性能(温度控制)上优异，进一步对应于量产装置易于拆卸基板这样的效果。进而，通过形成具备具有比基板的外径小的第1直径的第1开口部、和与第1开口部连接并具有比上述基板的外径大的第2直径的第2开口部的基板保持部，具有能够用基板保持部和基板载置板可靠地夹持基板这样的效果。
通过在托架主体中与磁铁一起埋设磁轭，能够使基板载置板32变薄，所以具有能够实现基板冷却性能提高这样的效果。
通过在托架主体的至少一部分中埋设非磁性材料板并在非磁性材料板与磁铁之间设置磁轭，具有能够抑制在磁力线从磁轭漏出的情况下磁力线作用至等离子体处理空间这样的效果。
通过由非磁性材料形成托架主体，具有能够抑制在磁力线从磁轭漏出的情况下磁力线作用至等离子体处理空间这样的效果。
通过由Ti(钛)、碳或者氧化铝形成托架主体，能够使基板托架变轻，所以能够减少搬送机器手等搬送系统的负担。进而，另外，通过由Ti(钛)、碳或者氧化铝形成托架主体，能够使基板托架在耐热性方面优异，所以具有特别适用于从等离子体向基板托架流入大量热量的大电力的溅射成膜这样的效果。
通过设为在基板载置板的一侧出现N极和S极的磁极，并在与基板载置板相反的一侧出现S极和N极的磁极的单面2极磁铁，能够使N极和S极这两方的磁极朝向基板载置板的一侧，所以具有针对基板载置板的吸附力变高而能够提高基板保持性能这样的效果。进而，通过设为单面2极磁铁，具有能够维持基板保持性能的同时降低向托架表面的磁场泄漏这样的效果。
通过在基板的处理面侧的托架主体表面中，以使磁通密度成为100高斯以下的方式设定磁轭的厚度，具有能够抑制在基板处理装置上产生异常的放电这样的效果。
通过在基板的周围以按照等角度使多个N极和S极成为交替的方式配置单面2极磁铁，具有能够提高基板的保持性能这样的效果。
通过使用具有基板托架的基板处理装置，具有能够实现抑制粒子的产生、构造物对基板处理的影响，且在利用热传递介质的冷却性能(温度控制)上优异的基板处理装置这样的效果。
通过在基板支架和上述基板载置板中分别设置用于向基板的与处理面相反一侧的面导入冷却气的气体导入孔，具有能够高效地对基板进行冷却这样的效果。
进而，通过在基板载置板与基板支架的基板载置部之间设置0.3mm以下的间隙d1而使该间隙d1流过热传递介质(冷却气体)，具有能够提高基板的冷却性能这样的效果。特别通过使该部分的间隙成为0.3mm以下，能够进一步降低基板的温度，具有特别在基板上设置了剥离用的光致抗蚀剂图案的情况下，能够在不会造成损伤的温度即100℃以下进行成膜这样的效果。

Claims (12)

1.一种基板托架，用于保持基板，其特征在于，具备：
托架主体；以及
基板载置板，包括对基板进行载置的基板载置部，
所述托架主体包括：
基板保持部，以使所述基板的应处理的部分露出的方式保持所述基板的周端部；以及
磁铁，被配置在比所述基板保持部更靠外侧，以使得所述托架主体利用磁力保持所述基板载置板。
2.根据权利要求1所述的基板托架，其特征在于，
所述磁铁埋设于所述托架主体，
在所述托架主体中，设置了具有比所述基板的外径小的第1直径的第1开口部、从所述第1开口部向外侧延伸的环型面、以及通过所述环型面而与所述第1开口部连接并具有比所述基板的外径大的第2直径的第2开口部，
所述基板保持部由所述第1开口部、所述第2开口部以及所述环型面形成，通过所述环型面和所述基板载置部夹持所述基板，通过所述第2开口部规定所述基板的位置。
3.根据权利要求1所述的基板托架，其特征在于，
在所述托架主体中，埋设了磁轭。
4.根据权利要求1所述的基板托架，其特征在于，
所述托架主体由非磁性材料形成。
5.根据权利要求3所述的基板托架，其特征在于，
所述磁轭设置于所述托架主体与所述磁铁之间。
6.根据权利要求4所述的基板托架，其特征在于，
所述非磁性材料是Ti、碳或者氧化铝。
7.根据权利要求1所述的基板托架，其特征在于，
所述磁铁是在所述基板载置板的一侧出现N极和S极的磁极、而在与所述基板载置板相反的一侧出现S极和N极的磁极的单面2极磁铁。
8.根据权利要求3所述的基板托架，其特征在于，
所述磁轭的厚度被设定成所述托架主体的2个面中的与所述基板载置板相反的一侧的面中的磁通密度为100高斯以下。
9.根据权利要求7所述的基板托架，其特征在于，
在所述基板的周围以等角度配置了所述单面2极磁铁。
10.一种基板处理装置，用于处理权利要求1～9中的任意一项所述的基板托架中保持的基板，其特征在于，具有：
成膜室；
标靶支架，设置于所述成膜室内；
基板支架，与所述标靶支架相对地设置，用于载置所述基板托架；
气体导入单元，用于向所述成膜室内导入工序气体；以及
排气单元，用于对所述成膜室内进行排气。
11.根据权利要求10所述的基板处理装置，其特征在于，
在所述基板支架和所述基板载置板中，分别设置了用于向所述基板的与处理面相反的一侧的面导入冷却气体的气体导入孔。
12.根据权利要求10所述的基板处理装置，其特征在于，
在所述基板载置板与所述基板支架的基板载置部之间，设置了0.3mm以下的间隙。
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